一种液压机械臂末端力软测量方法技术

本发明专利技术公开了一种液压机械臂末端力软测量方法，首先建立液压机械臂动力学模型，并将动力学模型线性化处理，建立机械臂最小惯性参数集及其对应的回归矩阵的线性模型，以回归矩阵条件数最小为目标，求解有限傅里叶级数系数，生成激励轨迹。然后在机械臂在无负载条件下，运行一次激励轨迹，采集液压缸两腔压力传感器数值，并通过液压缸两腔压力计算液压驱动力矩τ。将各时刻的关节角度、角速度、角加速度带入回归矩阵Y中，并合并成一个总矩阵。最后根据得到的液压驱动力矩τ和回归矩阵Y计算机械臂动力学参数。本发明专利技术提出的末端力软测量方法可代替末端力传感器，解决了力传感器在复杂工况下易损坏，从而无法对末端力准确感知的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种液压机械臂末端力软测量方法


[0001]本专利技术涉及液压机械臂控制
，具体涉及一种液压机械臂末端力软测量方法。

技术介绍

[0002]目前液压机械臂已被广泛应用于产品加工、施工救援、水下作业等方面，当机械臂在重载情况下工作时，大惯量必然导致较大冲击，极易造成末端传感器的损坏，导致机械臂无法对末端力精确感知。为解决上诉问题，提出一种液压机械臂末端力软测量方法，以软测量方法代替力传感器，可以实现末端力的精确感知。
[0003]目前关于力软测量被广泛应用的是基于机械臂逆运动学模型的直接外力估计方法(Koivumki J；Mattila J.Stability
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Guaranteed Force
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Sensorless Contact Force/Motion Control of Heavy
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Duty Hydraulic Manipulators.IEEE Transactions on Robotics,2015)，但是这种方法需要准确的机械臂动力学参数，由于无法获知准确的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液压机械臂末端力软测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立液压机械臂动力学模型，并将动力学模型线性化处理，建立机械臂最小惯性参数集及其对应的回归矩阵的线性模型。步骤2，利用有限傅里叶级数设计激励轨迹，以步骤1的回归矩阵条件数最小为目标，求解有限傅里叶级数系数，生成激励轨迹。步骤3，机械臂在无负载条件下，运行一次激励轨迹，采集液压缸两腔压力传感器数值，并通过液压缸两腔压力计算液压驱动力矩τ。将各时刻的关节角度、角速度、角加速度带入回归矩阵Y中，并合并成一个总矩阵。步骤4，根据步骤3得到的液压驱动力矩τ和回归矩阵Y计算机械臂动力学参数。步骤5，将步骤4中所得的动力学参数，带入到步骤1的线性模型中，计算末端力大小。2.根据权利要求1所述的一种液压机械臂末端力软测量方法，其特征在于，步骤1中所述的机械臂动力学模型具体如下：其中，q∈R
n
×1机械臂关节角度，关节角速度，关节角加速度，n表示机械臂自由度，τ为液压驱动力矩，M(q)为机械臂惯量矩，为机械臂科氏向心力矩，G(q)为机械臂重力矩，摩擦力矩，包括库伦摩擦和粘滞摩擦。中各关节角度可由角度编码器得出，角速度、角加速的由关节角度经一次和二次离线微分得到，由于微分后数据白噪声较高，故设计离线IIR数字滤波器进行滤波处理。3.根据权利要求1所述的一种液压机械臂末端力软测量方法，其特征在于，步骤1中所述的机械臂最小惯性参数集线性模型具体如下：其中，表示回归矩阵，L∈R
p
×1表示最小惯性参数集，p表示最小参数集内元素数目，τ为液压驱动力矩。4.根据权利要求1所述的一种液压机械臂末端力软测量方法，其特征在于，步骤2中所述的有限傅里叶级数表达式如下：对于第i个关节，正弦项和余弦项的数目均为N，t表示激励轨迹的运行时间，w
f
＝2πf
f
为基频，f
f
＝1/t，a
l，i
、b
l，i
、q
i0
为待求傅里叶系数，用含约束条件的多元函数求最优的方法求解。为了保证机器人平稳且在可以到达的安全范围之内运行，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁孺琦，木学山，程敏，李刚，胡国良，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：